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" Procédé de renforcement et de consolidation de masses poreuses Il.
La présente invention concerne un procédé de renforcement et de consolidation de masses poreuses, telles que du béton, de la roche, de la maçonnerie, poreux,des agglomérés bourrés ou gravaille et d'autres matériaux analogues ; ce procédé consiste à refouler une composition liquide ou injectable perfectionnée.dans les espaces vides de telles masses poreuses pour augmenter leur résistance et leur étanchéité à l'eau.
Dans le brevet américain n 2.254.252 du demandeur on a exposé une méthode pour donner de la compacité et de la solidité à des masses poreuses de terre, des maçonne- ries, des constructions en béton et d'autres analogues, en refoulant sous pression dans les vides et interstices
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de la masse poreuse un coulis aqueux tenant en suspension un ciment hydraulique tel que le ciment Portland et contenant en suspension, aussi, des produits solubles et insolubles, en particulier une charge finement divisée contenant de la silice acide à l'état colloïdal.
Dans la mise en pratique de l'invention telle que décrite, la construction poreuse qui peut,par exemple, être une digue, un pont, une jetée ou un ouvrage analogue, est forcée et la matière à injecter est refoulée à travers un ajutage introduit dans le trou foré . On a observé que cette matière chemine fréquemment à de grandes distances de l'ajutage, distances qui vont souvent jusqu'à 10 ou 12 m, ou même davantage .
Bien qu'une très forte pression soit exercée sur la matière injectée à travers l'ajutage, cette pression peut être dans une grande mesure diminuée ou absorbée par le frottement de la matière sur les parois des canaux, de sorte que dans des zones notablement éloignées de l'ajutage, il devient difficile de refouler la matière dans beaucoup de ces vides et crevasses éloignées et étroits .Bien que le procédé améliore fortement la résistance des ouvrages et permette de donner de la compacàté à des digues, etc. et de les rajeunir,il est désirable, et c'est un des objets de la présente invention, d'établir un processus qui remplisse facilement même les vides relativement étroits situés à grandes distances de l'ajutage, de manière à réaliser une plus grande amélioration de la densité et de la résistance.
Un des'objets de la présente invention est de définir une composition et une méthode pour réparer et charger du béton, des ouvrages de maçonnerie et autres, comme on l'a indiqué dans la brevet mentionné plus haut et ses applications, dans laquelle la matière servant à la réparation ait même moins de tendance au retrait et établis-
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se une liaison plus solide avec l'ouvrage an cours de réparation ou avec les morceaux de gravaille agglomérés que cela était possible précédemment.
Un autre objet de la présente invention est de définis un mode de bouchage des cavités de surface dans les ouvrages de béton, dans lequel le bouchage n'a en principe aucune tendance à se séparer des parois de l'ouvrage et dans lequel il s'établit une excellente liaison avec toute la surface.
Un.autre objet de l'invention est d'établir un mode de construction des ouvrages de béton , dans lequel on emploie moins de ciment qu'en exigent les méthodes préconi- sées jusqu'à présent et dans lequel on exécute un ouvrage plus résistant à retrait relativement faible.
Un autre objet de la présente invention est de définir une matière d'injection susceptible de durcissement, contenant un ciment hydraulique comme principal élément liant, qui puisse être refoulée à travers un béton poreux comportant seulement d'étroits canaux intérieurs, sans aucune tendance à se déposer dans les canaux ou à les boucher et qui, mélangée avec de la gravaille et refoulée dans un espace complètement clos, donne un béton de résistance supérieure.
D'autres objets et avantages ressortiront de l'exposé détaillé de l'invention qui suit .
On a observé que quand le coulis aqueux, qui est refoulé dans l'ouvrage ou entre les particules de gravaille dans une cavité fermée, comme cela est indiqué dans la brevet mentionné plus haut, contient une quantité relativement faible de poudre d'aluminium, il pénètre dans les plus petits vides de l'ouvrage, situés à des distances notables de l'ajutage; si la gra vaille est bourrée dans un moule ou une cavité fermés, il pénètre dans
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les plus fines crevasses entre les particules de gravaille contenue dans la cavité fermée . Les ouvrages ainsi traités ont une résistance grandement améliorée et la ma- tière n'a absolument aucune tendance à se séparer par retrait des parois des cavités.
On a également observé, suivant la présente invention, que des ouvrages de résistances exceptionnellement élevées et à faibles tendances au retrait peuvent être efficacement exécutés en refoulant entre les morceaux de gravaille, de préférence dans un espace défini par des moules, le coulis ou mortier durcissable contenant de la poudre d'aluminium, avec ou sans sable, etc. La grosseur maxima de la charge ou même du sable dépend de la gros- seur de la gravaille employée. La grosseur sera suffi- samment faible pour empêcher l'obstruction des vides et canaux intérieurs . Un sable relativement fin comme celui qui a un module de finesse allant jusqu'à 2 est ordinairement préféré .Quand les vides entre les éléments de l'ouvrage ou entre les morceaux de gravaille sontrelativement grands, on peut employer un sable un peu plus gros.
Le coulis ou matière à injecter contiendra de préférence un ciment hydraulique, tel que le ciment Portland, une charge finement divisée contenant un peu de silice acide colloïdale, une petite quantité d'un agent lubrifiant, une poudre métallique productrice de gaz qui est, de préférence, la poudre d'aluminium et suffisamment d'eau pour former un coulis. Le mélange peut aussi contenir des quantités importantes de sable qui est spécialement désirable pour consolider des gravailles non tassées.
Des exemples de matériaux de charge les plus désirables sont le noir de fumée, la laitier de haut-fourneau, d'autres matériaux siliceux finement divisés et certains matériaux siliceux naturels, tels que le trass, la ponce,
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les terres à diatomées, etc., généralement classées comme "pouzzolanes" qui forment des mélanges ayant une grande valeur comme ciments avec la chaux qui peut être libérée, à titre de sous-produit, pendant le durcissement du ciment. Certains types de laitiers de hautsfourneaux sont en eux-mêmes hydrauliquement actifs et sont très désirables. La pierre à chaux broyée peut aussi être employée en certaine quantité .
Pour la consolidation d'ouvrages à vides relativement fins, le matériau de charge sera broyé assez finement pour qu'en principe la totalité passe à travers un tamis de 100 mailles et, de préférence, que la plus grande partie passe par un tamis de 200 mailles.
Pour réparer des cavités de surface dans les ouvrages, pour construire des ouvrages en utilisant de la gravaille non tassée et pour consolider des ouvrages à vides plus importants on peut fréquemment employer une forte quantité de sable ou d'un matériau équivalent. Le sable est, de préférence, relativement fin. Dans certains cas où les vides sont importants, du sable peut être employé à la place d'une forte proportion de la charge finement broyée . Il y aura, cependant, dans le mélange une certaine quantité de charge contenant de la silice acide colloïdale afin de retarder la gélification du ciment
La quantité de matériaux siliceux finement divisés ou charges employée dépendra de la nature et des qualités que l'on désire donner au coulis et au ciment durci.
Habituellement les matériaux siliceux et le ciment peuvent être avantageusement employés en proportions à peu près égales. L'échelle des proportions de la charge, à l'exclusion du sable, par rapport au ciment peut varier largement depuis environ une partie de charge pour deux parties de ciment jusqu'à proportions égales de charge et de ciment ou même environ deux parties de charge
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pour une de ciment. En plus de la charge, il peut y avoir du sable en quantités allant jusqu'à trois ou quatre par- ties en poids peur une partie de ciment. Habituellement le sable est en quantités comprises entre une demi- partie et environ deux parties et demie en pids pour une de ciment.
La plus grande résistance s'obtient dans la partie inférieure de cette échelle c'est-à-dire quand la quantité de charge est à peu près égale ou même inférieure à la quantité de ciment. Pour le remplissage de trous relativement petits, quand la résistance n'est pas à prendre en premier en considération, la pro- portion de charge par rapport au ciment peut être augmentée jusque vers la limite supérieure.
L'agent lubrifiant peut être une quelconque des matières oléagineuses qui ne donnent lieu à aucune réac- tion appréciable avec les composants du ciment ou, du moins, ne réagissent pas avec le ciment à une vitesse appréciable pour détruire les quantités huileuses du lubrifiant. Des exemples de lubrifiants sont les huiles minérales, des stéarates comme les stéarates d'ammonium, le stéarate de sodium, les huiles végétales, notamment des huiles végétales sulfonées telles que l'huile de noir de coco ou d'arachide sulfonées, et des mélamges de ces matières .Une matière lubrifiante particulièrement désirable comporte environ 20 % à 50 % d'une huile minérale légère, qui est de préférence plus légère que les qualités affectées au graissage, et 50 à 80 % ou d'avantage d'une solution ou émulsion d'un stéarate,
telle que du stéarate d'ammonium émulsionné contenant environ deux tiers d'eau et un tiers de stéarate d'ammonium solide . Ces matières diminuent le frottement dans les vides et canaux d'un ouvrage, ou entre les particules de gravaille et retardent, dans une certaine mesure, la prise du ciment afin que la
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gélification ou la prise ne se fassent pas avant que le coulis soit en place.
La quantité d'agent lubrifiant peut varier nota- blement et varie suivant la finesse des vides de l'ouvrage ou la finesse de la gravaille employée. Quand les cavités de l'ouvrage à réparer sont constituées principalement par des vides relativement fins, on em- ployera une quantité d'agent lubrifiant beaucoup plus grande que quand l'ouvrage comporte des vides relativement gros.
Habituellement la proportion de lubrifiant est s environ 1 % ou comprise entre 0,5 % et 2 % environ en poid da ciment ; mais il peut être désirable d'aller jusqu'à 5 à 10 % dans des cas où l'ouvrage en réparation con- tient des vides très fins, qui ont une résistance de frottement élevée ; faible proportion descendant jusqu'à 0,1 % en poids donne parfois satisfaction pour des ouvrage(poreux comportant des vides plus gros.
La poudre métallique productrice de gaz est, de préférence, de l'aluminium finement divisé. L'aluminium réagit avec une xxxx rapidité relative et est plus effi- cace que des métaux tels que le fer et le zinc, qui se manifestent comme de faible valeur. La poudre métal- lique sera employée, de préférence, dans la proportion d'environ 0,01 % à 0,02 % ou même 0,025 % en poids du ciment. Quand la quantité de poudre d'aluminium est très inférieure à 0,005 % en poids du ciment,la plupart des effets désirables résultant de son emploi ne sont pas assurés, Quand la quantité de poudre d'alu- minium est supérieure à 0,04 à 0,05 % , la quantité de gaz produite à l'intérieur de la matière peut être tellement grande qu'il s'ensuit une augmentation de la porosité et une diminution de la résistance.
La quantité optima de poudre d'aluminium varie avec la sorte de ciment employée et dépend, dans une mesure importan-
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te de la quantité d'alcalis existant dans le ciment et de la température du mélange. Cependant elle est rarement supérieure à 0,03% en poids du ciment, si même elle atteint ce taux.
Si le ciment contient une quantité d'alcalis relativementfaible. la réaction entre l'aluminium et les alcalis s'effectue à une allure relativement lente, et il se perdra moins de gaz pendant le processus du mélange, de sorte qu'habituellement la quantité de poudre d'aluminium peut être plus faible . Le ciment aura assez d'alcalis pour dégager du gaz, mais il est indésirable que le gaz se dégage pendant le mélange dans une mesure appréciable . Il est très important que la réaction productrice de gaz soit suffisamment retardée pour qu'elle ait lieu presqu'entièrement après que le béton a été mis en place ou refoulé dans les cavités ou interstices de l'ouvrage.
Il y aura donc une quantité suffisante de retardateur ou lubrifiant dans le mélange pour différer la réaction,productrice de gaz jusqu'à ce que le coulis ait été mis en place et aussi pour différer la prise du ciment jusqu'à ce que le béton ait été mis en place et que la réaction productrice de gaz soit, en principe, achevée. Le dégagement de gaz peut aussi être réglé par l'emploi de poudres métalliques en particules plus grosses ou plus petites ou en recouvrant le métal d'une matière retardatrice telle qu'une huile ou un stéarate .Des particules plus grosses ou partiellement recouvertes réagissent plus lentement que le font des particules plus fines du même métal.
Les matières/oléagineuses mentionnées plus haut remplissent ces deux conditions et, dans le mélange des composants du coulis, la poudre métallique est, de préférence, mélangée d'abord avec le retardateur,tel qu'un
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stéarate, une huile minérale, etc., avant d'être mélangée avec le ciment, De cette manière la poudre d'aluminium est plus facilement répartie et ses particules sont revêtues de retardateur suffisamment pour empêcher la réaction gazeuse de se produire pendant le mélange.
Les exemples suivants illustrent la présente invention :
Exemple 1
Un coulis a été préparé en mélangeant deux sacs de ciment (environ 85 kgs. ), un sac (env. 45 kgs) d'un matériau de charge tels que du laitier de haut-fourneau trempé dans l'eau et finement broyée, ou du noir de fumée 1 kg 5 environ, un agent lubrifiant constitué par une émulsion contenant environ 33 % de stéarate d'ammonium, 0,016 Kg de poudre d'aluminium, et suffisamment d'eau pour faire un coulis fluide, mais un peu visqueux, Dans la préparation du coulis, la poudre d'aluminium a été mélangée intimement avec le stéarate d'ammonium et ajoutée ensuite, dans un mélangeur approprié, au ciment, à la charge et à l'eau. Ce culis a été ensuite refoulé dans les cavités de surface d'un ouvrage de béton et maintenu sous pression.
Les cavités étaient remplies de gravaille bourrée serrée et complètement enfermées par un moule et les parois solides de l'ouvrage . Les moules ont été retirés de la cavité après que le coulis xxx eut fait prise et durci eu séché, et un examen a montré qu'il n'y avait pas de retrait observable entre les bords du bourrage et les parties pleines de l'ouvrage et que la liaison du bourrage avec l'ouvrage avait une résistance extrêmement grande.
Exemple 2
Un coulis semblable à celui de l'exemple 1, mais contenant, en outre, environ 68 kgs de sable d'une finesse
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suffisante pour passer à travers un tamis à 8 mailles et en principe, en totalité à travers un tamis à 14 mailles, a été refoulé dans deux récipients identiques, l'un complètement fermé et l'autre ouvert, chacun contenant la même quantité de morceaux de gravaille bourrés. La quantité de coulis refoulé dans l'intérieur de ces récipients était suffisante pour remplir complètement l'espace résiduel de chacun .On a exercé dans le récipient fermé une pression de 2,10 kgs/cm2. tandis que dans le récipient ouvert la pression était évidemment la pression atmosphérique.
Dans les deux cas on a laissé le béton durcir et sécher dans les mêmes conditions de température et d'humidité qui empêchaient les pertes d'eau . Après plusieurs jours, on a essayé les deux à la résistance à la compression. Le béton préparé dans le récipient fermé avait une résistance à la compression notablement plus élevée que le béton préparé dans le récipient ouvert.
Exemple 3
La composition de l'exemple 1 a été refoulée dans un ouvrage poreux suivant la méthode exposée dans le brevet américain n 2.254.252 mentionné plus haut. Des éprouvettes tirées de l'intérieur de l'ouvrage ont présenté une résistance à la compression beaucoup plus élevée que les éprouvettes tirées des mêmes positions relatives intérieures d'ouvrages réparés par des méthodes en usage jusqu'à présent. Elles ont également montré une meilleure pénétration à de grandes distances de l'ajutage.
La composition de l'invention du demandeur peut être employée pour la consolidation de terres, roches, graviers, strates, bétons tels qu'en comportent les digues ou lieux de construction, de même que pour le bourrage et la réparation d'ouvrages de béton, On a observé que quand le matériau est suffisamment clos pour qu'une forte pression s'y ekerce du fait de la réaction gazeuse, les pores les plus
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fins contenus dans la cavité ou séparant la gravaille sont plus complètement remplis, la matière injectée chemine à des distances notablement plus grandes, et l'on obtient un ouvrage de solidité amélioré et résistant mieux aux éléments.
Il doit être entendu que le produit particulier présenté et spécifié et le processus particulier exposé sont présentés à titre d'explication et d'illustration, et que diverses modifications peuvent y être apportées sans s'écarter de l'invention telle qu'elle est précisée dans les revendiqations qui suivent.
REVENDICATIONS
1. Procédé de construction, dans lequel on introduit un mélange ou agrégat en vrac dans un espace entouré d'un coffrage, on prépare un coulis aqueux, fluide et solidifiable, contenant un ciment hydraulique finement divisé, du sable, de l'aluminium finement divisé, une charge finement divisée contenant de la silice colloidale acide et capable de retarder la gélification du dit ciment et enfin un agent lubrifiant capable d'augmenter la fluidité du coulis, l'aluminium finement divisé étant présent en une proportion comprise entre 0,005 et 0,05 % environ du poids du ciment,on injecte le coulis aqueux dans l'espace précité défini par le coffrage entre les vides et interstices des morceaux de l'agrégat y introduit et on laisse le coulis se durcir ,
en sorte qu'on obtient un béton de résistance relativement élevée et de contraction relativement/faible.
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